陕西千渭之会国家湿地公园土地利用变化及其评价

卢军智，张 虹，成军锋，翟羽佳，石 磊，陈 欢

(1.宝鸡市林业工作中心站；2.宝鸡市园林环卫局；3.陕西千渭之会国家湿地公园管理处，陕西 宝鸡721004)

陕西千渭之会国家湿地公园土地利用变化及其评价

卢军智1,3，张 虹2，成军锋3，翟羽佳3，石 磊3，陈 欢3

(1.宝鸡市林业工作中心站；2.宝鸡市园林环卫局；3.陕西千渭之会国家湿地公园管理处，陕西 宝鸡721004)

利用卫星影像图、造林设计图和实地调查数据，转移概率矩阵、生态系统服务价值系数等参数，研究了2011-2014年陕西千渭之会国家湿地公园土地利用及其生态服务功能价值变化情况，结果为耕地主要转化为林地，转移概率达87.47%；39.82%的草地和21.20%的建设用地转化为水域；未利用地的转化率也比较高，分别有11.35%、24.39%、43.05%、16.46%的未利用地转化为林地、草地、水域和建设用地；水域面积占总面积的60%左右，对维持湿地生态系统的稳定起着重要的作用；湿地公园生态系统服务价值从2011年的2262.97万元增加到2014年的2710.70万元，净增447.73万元。

千渭之会国家湿地公园；土地利用；生态系统服务价值；变化

自20世纪90年代以来，全球环境变化研究就一直是地理学和生态学研究的前沿与热点[1-2]。土地利用与土地覆盖(LUCC)既是全球环境变化的原因，也是全球环境变化的结果，同时也是区域人口、环境、资源与社会发展的重要影响因素[3-4]。土地利用时空变化也是评估土地利用和环境退化方面最有效的工具[5]。土地利用的动态变化客观记录了人类改变地球表面特征的空间宏观格局及其动态变化过程，对土地利用和土地覆盖时空表观相互作用的认识是深入理解土地利用与土地覆盖变化的基础[6]。人们对土地利用/覆盖变化研究主要关心的问题在于土地覆盖变化的空间格局和引起变化的驱动因子[7]。

生态系统服务是指通过生态系统的结构、过程和功能直接或间接得到的生命支持产品和服务[8]，是人类生存和发展的物质基础和基本条件。合理评价生态环境质量是进行生态环境保护的基础，而生态系统服务功能是考察生态环境质量的一个重要方面。关于湿地动态变化的生态环境效应研究从定性到定量逐步深入[9]，并且对湿地动态变化所引起的湿地生态环境问题的定量分析仍将是环境研究领域今后的研究重点之一。目前，已有学者将土地利用类型和生态系统类型对应起来，进行土地利用/覆盖变化下的区域生态系统服务价值的变化研究[10-12]。其中，Costanza和谢高地所提出的生态系统服务价值系数在国内得到较为广泛的运用，Costanza给出的是全球的平均服务价值，谢高地是参考Costanza的部分成果建立的“中国陆地生态系统单位面积服务价值表”，它们均是对大尺度区域的自然生态系统服务价值的评价。然而，只有少数学者同时利用这两种系数进行对比研究，并认为开展生态系统服务价值的相对变化研究更具有现实意义[13]。

本文在野外调查的基础上，运用GIS技术对陕西千渭之会国家湿地公园两个时期的土地利用动态变化进行分析，并采用基于单位面积价值当量因子的方法对其生态效益做出核算与评价，从而为千渭之会国家湿地公园资源的合理利用及可持续发展提供科学依据。

1 研究区概况

陕西千渭之会国家湿地公园于2013年元月经国家林业局批复试点建设，位于宝鸡市行政中心以东3.5 km的千河、渭河交汇地带，涉及凤翔县长青镇、陈仓区贾村镇、高新区千河镇等3镇23个行政村，人口4.7万人，面积1 741.1 hm2。与宝鸡市气候条件一致，是大陆性季风气候类型，属暖温带半湿润气候区，干湿四季分明。光、热、水资源较丰富，年日照1 860～2 250 h。年平均气温为7.6～12.9℃。全市多年平均降水量692.3 mm。年蒸发量为1 300～1 800 mm之间。年平均相对湿度为68%～72%，干旱指数为1.0～1.5，气候偏干旱。

千渭之会国家湿地公园地质构造复杂，西部与东部靠近台塬，北部与南部面山，呈开口槽形。渭河段处于渭河断陷盆地内，千河段处于山间断陷盆地，土壤以黄土为主，属暖温带落叶阔叶植被类型区，分布有水生及湿生植物36科66属107种。草本植物以芦苇、香蒲、蒿类、蓼科植物、白茅等最为多见，浮水型和沉水型植物以浮萍、狸藻、茨藻等多见。公园有脊椎动物5纲29目60科208种，体现了古北界与东洋界的交汇和过渡地带的显著特征。

2 研究方法

2.1 资料与数据的获取

采用2011和2014年校准过的1∶2500卫星影像图、造林设计图(2013)和水生植物种植图(2013)，结合实地调查，提取相关土地利用信息。

2.2 数据处理

图像处理使用Erdas 8.5,Arcgis 9.0,Arcview 3.3等软件进行配准、矢量化、空间校正、编辑与叠加，数据处理用Excel完成。

2.3 土地类型划分

根据原有的土地利用现状分类系统，并考虑到本次研究的具体目的，我们参照刘纪远的土地利用分类系统将土地利用类型划分为耕地、林地、草地、水体、建设用地和未利用土地等6类[14]。

2.4 分析指标计算方法

转移概率矩阵是目前景观动态分析中最常用的研究方法[15-16]，该方法可以定量揭示不同景观类型随时间变化的转化方向。本文通过两期土地利用数据的空间叠加运算获得土地利用转移矩阵。生态系统服务价值的计算公式为：

生态系统服务价值系数，我们引入段瑞娟(2006)的相关数据(表1)，该系数是以北京市为例，将林地分为山地森林和人工林地，草地分为天然草地和人工草地，建设用地分为城区建设用地和郊区建设用地，分别进行了生态服务价值的评估，该方法是基于省市区等行政区域尺度的生态系统服务价值评价[17]。

3 研究结果及分析

3.1 土地利用类型变化

区域土地利用变化包括土地利用类型的面积变化、空间变化和质量变化。对土地利用变化的数量、结果及景观特性等方面的问题分析，有利于从总体上把握土地利用时空结构演变的趋势与特点[18]。根据千渭之会国家湿地公园2011年至2014年土地利用转移概率矩阵(表2)，可以看出千渭之会国家湿地公园土地利用变化呈现如下特点。

表1 不同类型生态系统及其生态服务价值系数 万元·km-2

稳定性方面，水域最稳定，保持不变的概率为99.02%，其次是林地，90.14%，草地保持不变的概率也达到46.98%，建设用地的保持率也在61.39%；最不稳定的是耕地和未利用地，保持不变的概率分别为0.59%和4.70%。水域是湿地的基质，它的面积至为重要。千渭之会湿地公园的水域面积占总面积的60%左右(表3)，对湿地生态系统的稳定起着重要的作用。它之所以稳定性高是因为公园内王家崖水库的蓄水作用。王家崖水库总库容9 420万m3，有效库容4 885万m3，是一座以灌溉蓄水为主，兼有防洪功能的中型水库工程，位于湿地公园保育区。由于湿地公园在生态建设的同时，加大了对原有植被的保护和提升，使得林地和草地的稳定性较高。与此同时，耕地、建设用地和未利用地向其它土地利用类型转化，导致稳定性降低。

2011-2014年，耕地大幅减少，占总面积的比例从7.8%降低为0.07%，而林地的比重由1.93%上升到11.27%。同时，未利用地大大减少，所占比例降低了9.06%。

从转移方向上看，耕地主要转化为林地，转移概率达87.47%，这主要源于湿地公园周边防护林带的建设，占用了原来的耕地，到2014年，耕地仅存在于合理利用区的农耕展示园；由于对河道疏竣整理和种植水生植物，39.82%的草地和21.20%的建设用地转化为水域；未利用地的转化率也比较高，分别有11.35%、24.39%、43.05%、16.46%的未利用地转化为林地、草地、水域和建设用地。

3.2 土地利用变化评价

计算结果显示，2011-2014年，千渭之会国家湿地公园生态系统服务价值从2 262.97万元增加到2 710.70万元，净增447.73万元。其中，林地和水域分别增加484.21万元和550.08万元，而耕地减少311.65万元，建设用地减少217.60万元，未利用地仅仅减少5.85万元(表3)。可以看出，通过近几年来的生态工程建设，千渭之会国家湿地公园生态系统服务价值有了较大的提高，对宝鸡市城市环境的改善起到了积极的作用。

显然，千渭之会国家湿地公园的生态系统服务价值的改善状况被低估，原因是在计算的过程中，简单地以面积来计量，没有考虑到植被覆盖度的影响。以草地为例，2011年，草地的土壤是沙地，生长环境差，植被覆盖度较低，仅为39.8%。种植水生植物时，对原有沙地覆土改造，再种植植物，极大地提高了植被覆盖度，经现地调查，植被覆盖度达70%以上，其生态系统服务价值便相应有较大提高，在以后的估算中这些都是应该考虑的因素。

3.3 土地利用变化原因分析

景观动态变化的驱动因子主要包括了自然条件、气候变化、经济发展、社会环境与人口变化等5方面的因素[19-20]。在较短的时间尺度上，自然因素更重要的是表现为累积性效应，而社会经济因素的影响则相对活跃且容易探测[21]。就千渭之会国家湿地公园而言，其土地利用变化的影响因素主要是公园的生态工程建设等方面。

自湿地公园试点建设以来，宝鸡市各级领导高度重视，将其纳入全市生态环境建设暨“水润宝鸡、绿色宝鸡、亮丽宝鸡”的重点工程，其中在王家崖水库库尾，对采砂破坏的湿地环境进行全面整修，修复湿地66.7 hm2，栽植芦苇、香蒲等湿地植物42万株；在湿地恢复重建区完成河道疏浚整理，清理河滩乱种、乱垦，修复湿地约54 hm2，栽植垂柳、芦苇32万株。在保育区两侧栽植以杨树、柳树为主的50～100 m宽幅防护林带15 kg、57.3 hm2，在恢复重建区栽植以白皮松、海棠、雪松、苦楝、连翘等乔灌木为主的30～50 m宽的滨水景观林带2 km，花灌木400 m2，色带1 000 m2，地被4.5万m2；建设滨水湿地休闲科普园6.7 hm2，栽植雪松、栾树、五角枫、樱花、大叶女贞等乔木树种2 000 m2，地被5.2万m2。一系列生态工程的建设对保护、恢复渭河、千河湿地环境，完善城市生态网络体系，促进生态环境的良性发展，维持生物多样性具有重要的意义。

表3 千渭之会国家湿地公园土地利用类型及其生态系统服务价值

4 结论与讨论

陕西千渭之会国家湿地公园自从建设以来，通过一系列工程建设，土地利用发生了巨大的变化。2011-2014年，稳定性最高的是水域，其保持不变的概率为99.02%，其次依次是林地(90.14%)、草地(46.98%)、建设用地(61.39%)；最不稳定的是耕地和未利用地，保持不变的概率分别为0.59%和4.70%。水域占总面积的60%左右，是湿地的基质，对维持湿地生态系统的稳定起着重要的作用。从转移方向上看，耕地主要转化为林地，转移概率达87.47%，39.82%的草地和21.20%的建设用地转化为水域；未利用地的转化率也比较高，分别有11.35%、24.39%、43.05%、16.46%的未利用地转化为林地、草地、水域和建设用地。虽然，本文没有考虑植被覆盖度的影响，单纯从土地利用的面积上来计算，导致千渭之会国家湿地公园生态系统服务价值被低估，但是2011-2014年，千渭之会国家湿地公园生态系统服务价值仍然从2 262.97万元增加到2 710.70万元，净增447.73万元，表明公园生态系统服务价值有了较大的提高，对宝鸡市城市环境的改善起到了积极的作用。

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QianweizhihuiNationalWetland:itsLandUseChangeandEvaluation

LU Jun-zhi1, ZHANG Hong2, CHENG Jun-feng3, ZHAI Yu-jia3, SHI Lei3, CHEN Huan3

(1.BaojiForestryCentralStation,Baoji,Shaanxi721004;2.BureauofLandscapeandEnvironmentalSanitation,Baoji,Shaanxi721004;3.QianweizhihuiNationalWetlandManagementAdministration,Baoji,Shaanxi721004)

Since construction of Qianweizhihui Wetland Park, land use has changed greatly by a series of ecological construction. Cultivated land mainly converted into woodland, which transition probability is 87.47%. 39.82%of grass and 21.20%of construction land have been transferred into water area. Unused land has a high conversion rate, of which,11.35%, 24.39%, 43.05%,16.46% converted into forest land, grassland, water area and construction land, respectively. Water area accounts for 60% of the total area, maintaining the stability of the wetland ecosystem. Ecosystem services value increased by 4.4773 million yuan, from 22.6297 million yuan to 22.6297 million yuan.

land use change; ecosystem services value; Qianweizhihui National Wetland

2017-05-19

卢军智(1967-)，男，陕西扶风人，主要从事林业技术研究与推广工作。

S759.9

A

1001-2117(2017)04-0053-05